膜行业动态

水处理之MBR膜污染及清洗

一、MBR膜清洗方式 

MBR膜组件清洗方式主要有在线维护清洗、在线加强清洗、离线清洗三种方式。

1、在线维护性清洗

维护性清洗定期清除膜面的污染物，抑制污染层的增厚及跨膜压差的上升，以达到稳定运行的目的。维护性清洗时，停止曝气。 

维护性清洗的频率通常为1 次／1 周，采用有效氯浓度为300mg/L～500mg/L的NaClO，从产水侧定量注入膜组件内，药剂注入时间为30min，药剂注入完成后静置浸泡30min。单位膜面积药剂量为2~2.5L／m2，总的药剂配制量要计算输送管道容量。 

2、在线加强洗

在线加强洗每1-3 个月或抽吸压超过设定值时（＝膜间压差上升时）进行，其目的是清除膜面的的污染物，使膜性能恢复到接近初始的状态。停止曝气，有效氯浓度2000-3,000mg/L的NaOCl溶液，从产水侧定量注入清洗液，注入时间为30 min，注入完毕后，静置90 min。单位膜面积用药量为2~2.5L／m2，总药剂配制量要计算输送管道容量。NaOCl清洗之后，若跨膜压差仍较高，可进行在线酸洗（1-2%草酸、1-2%柠檬酸、0.1～0.2%盐酸），清除无机垢。在进行酸清洗时，先要把管路及泵内的NaOCl清洗干净，以免生成氯气（有毒气体）。 

3、离线清洗 

当前两种清洗方式不能恢复膜性能时，要进行离线清洗，把膜组件吊出浸没在专用清洗池内，清除污染物，使膜性能恢复到接近初期值的状态。浸泡清洗一般都能够显著恢复膜性能。离线清洗时，将整体膜组件或单个膜片浸入碱性清洗药剂（效氯浓度2000-3,000 mg/L、pH 10~11的NaClO溶液）或酸性清洗药剂（1-2%草酸或柠檬酸、0.1～0.5% 硫酸或盐酸）中。浸泡时间NaClO为6～24 h小时，酸为2 h。用膜为单通道管状陶瓷膜，通道支撑体为多孔陶瓷材料，无机膜(AL2O3)镀在通道内表面，膜过滤采用错流流程，即活性污泥混合液主体沿轴向流过膜面，而过滤出水沿径向通过膜面。

某餐厅废水，主要来自西餐厅和中餐厅，富含高分子脂类及其衍生物为主的油类和呈饭菜碎粒、不溶性蛋白、纤维质及淀粉质态的非溶解性有机物，可生化性能良好。由于餐厅废水是间歇式排放，故水质、水量有很大的波动。长达近一个季度的运行时间内，膜生物反应器对餐饮废水处理效果较好，而且运行稳定，完全满足污水综合排放标准(GB8978-96)的一级标准，还可达到中水回用水质标准。

二、膜通量的影响因素

1、污泥浓度对膜通量的影响 

污泥浓度(MLSS)是影响膜通量的重要因素之一。高的MLSS可以保证有机负荷高峰期的出水水质，且在低峰期污泥可以进行自身消化(内源呼吸) 。污泥浓度增加，会导致污泥粘度的增大、通量下降，阻碍氧气的转换，从而影响污泥的流动性和分离性能。实验中发现：膜通量与污泥浓度呈线性关系：J=一14.44MLSS+215.56。

2、膜面流速对膜通量的影响 

膜面流速对于膜通量来说，增加膜面流速，可以减小由浓差极化而产生的凝胶层的厚度，从而减少了膜的过滤阻力，延缓和防止了膜的堵塞，维持了一个稳定的膜通量。从图可以看出膜通量并不是随着膜面流速的快速增加而快速增大，而是到后来趋于平缓，由此可以看出，膜面流速并不是越高越好。所以在运行中，应当综合考虑能耗等各方面因素，予以优化处理。

 膜堵塞的原因，主要有以下几点：

(1)膜内表面MLSS升高，微生物内源呼吸加剧，由于缺氧、污泥厌氧呼吸而使得膜表面积累一层黑色物质，这层黑色物质多为死细菌及其残留物，而且，微生物内源呼吸后产生20%的残留物质是难降解的；

(2)细菌外聚合物(EPS)逐渐提高对膜表面造成污染。EPS是由多糖类，蛋白质，糖蛋白质，脂蛋白质和微生物体内的其他大分子物质组成。它们形成粘性基质，将细胞粘附在膜表面上，并且使生物膜保持在一起。EPS的提高使得在膜表面形成凝胶层，使通量下降；

(3)膜面堵塞的主要物质为微生物正常代谢产生的粘性多肽分子和蛋白质分子等，含有活性基团的大分子物质可能与金属离子如Ca2+、Mg2+、Fe3+等相互作用而在膜表面形成凝胶层。

三、MBR膜清洗方式的确定

膜的清洗方法一般根据膜的性质和处理液的性质来确定。

无机膜的分离对象是活性污泥混合液。生物反应器中的微生物对餐饮业废水中的有机物降解是一个动态、连续的过程。餐饮废水中的营养成分主要是油、淀粉、蛋白质等，经过微生物的分解、吸收作用，将其转变成能量和自身的一部分。

微生物正常代谢会产生粘性多糖类物质、粘性多肽分子和蛋白质分子等，细菌死亡后，这些物质一部分可被其它微生物所利用，一部分可能存在于活性污泥混合液中。同样，来自餐饮废水的少量无机盐也会部分被细菌等微生物摄人，剩余部分也存在于活性污泥混合液中。这些残留在污泥混合液中的成分，最终到达膜表面，形成了堵塞膜的凝胶层。因此，确定膜的清洗方法为：

1、先用自来水冲洗膜的表面，除去膜表面上的污泥和悬浮物；

2、用1%的次氯酸钠浸泡0.5h，自来水冲洗。用来除去膜表面的凝胶层；

3、然后用1%的醋酸浸泡0.5h，自来水冲洗；

4、最后用1%的氢氧化钠溶液，调节pH值为中性。

四、膜清洗注意事项

1、在线清洗。

在药液遍及到膜组件整体表面时，确保药液与膜表面附着物的接触时间足够也很重要。并且，注入药液过程中及静置过程中，一定要停止曝气。若持续曝气时，药液扩散、稀释到槽整体，导致膜表面清洗效果低下。

2、离线清洗时，去除膜表面附着的污泥不要用高压水枪，有可能会对膜造成损伤。

3、用酸进行系统外清洗时，可以事先做一个测试模型，来确认酸清洗的效果。另外，清洗条件必须以每次的原水的性状来决定。

4、无论在线还是离线，同时进行酸清洗与次氯酸钠清洗时，在酸清洗与次氯酸钠清洗中间，膜片及附带设备要充分进行水洗。酸与次氯酸钠混合时，有产生有毒气体的危险，要小心。

5、清洗MBR膜时，还要注意劳保防护。

五、MBR清洗过程及药用量

1、MBR膜离线清洗： 

MBR膜进行离线清洗时，为节约药品，提高清洗效率，每4个膜组件为一组进行清洗，每清洗两组（8个膜组件）更换一次清洗液。将膜组件在膜池提出后，首先用清水将膜丝之间的杂物冲洗掉，然后放入次氯酸钠和氢氧化钠清洗液中浸泡12小时，取出清洗干净后放入柠檬酸清洗液中浸泡12小时，具体步骤如下： 

（1）、将膜组件取出后用清水将膜丝之间的杂物冲洗掉，如果用清水冲洗不彻底，需人工清除。每四个膜组件为一组，将清洗后的膜组件放入含有次氯酸钠和氢氧化钠的清洗液中浸泡，注意清洗水池液面要将膜组件全部淹没，并用空气不断搅拌。

（2）、待浸泡超过12小时后，取出膜组件，并用清水冲洗干净,放入膜池连接曝气管进行曝气，但不连接吸水管。

（3）、在清洗池内加入一定量的次氯酸钠溶液和一定量的氢氧化钠溶液，取另外4组膜组件重复步骤浸泡12小时后，取出膜组件，用清水冲洗干净。将清水水池放空，换成柠檬酸清洗液，将把用次氯酸钠和氢氧化钠清洗过的膜组件再用柠檬酸清洗液清洗12小时。清洗第二组膜组件时需加入一定量的柠檬酸溶液。

（4）、用柠檬酸清洗液清洗完成后，再用清水冲洗干净，将膜组件放入池内，并连接好曝气管与抽吸管道。完成离线清洗。

2、溶液的配置

（1）次氯酸钠和氢氧化钠的溶液: 

用来清洗MBR膜的清洗液浓度

次氯酸钠浓度：3000mg/L。

NaOH质量分数：0.1%。

柠檬酸质量分数：1.5% 

清洗池体积：

6.5m×3m×3m，池内清洗液深度以2m计。 

所以清洗液体积：

V=6.5m×3m×2m=39m3(取14.5立方米) 

（2）所需10%次氯酸钠溶液：

V1=39×3g/L/10%=1170kg 清洗第二组时需添加的质量：X1=1170×50%=585Kg(此数据仅作为参考，需根据实际情况确定)，

所需30%氢氧化钠溶液体积为：

V2=39×0.1%/30%=130L 

清洗第二组时需添加的体积：

X2=130×50%=65L(此数据仅作为参考，需根据实际情况确定) 

所需99%柠檬酸：

V3=39×1.5%×1000/99%=590Kg 

清洗第二组时需添加的体积：

X3=590×50%=295kg(此数据仅作为参考，需根据实际情况确定)。

42个膜组件清洗一次需要的药品数量： 

10%次氯酸钠溶液：（1170+585）×42/8=9213.75Kg取9200Kg

30%氢氧化钠溶液：（130+65）×42/8=1023.75L取1050L 

99%柠檬酸溶液：（590+295）×42/8=4646.25kg取4650Kg。

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